Technik der IP-Netze

Buchcover......Page 1
Technik der IP-Netze: TCP/IP incl. IPv6 – Funktionsweise, Protokolle und Dienste, 2. Auflage......Page 4
Impressum......Page 5
Inhalt......Page 6
Vorwort......Page 20
Struktur des Buches......Page 24
Die Autoren......Page 25
1 Grundlagen der IP-Netze......Page 26
1.1.1 Internet vor der Nutzung des WWW......Page 27
1.1.2 Die Schaffung des WWW......Page 29
1.1.3 Internet nach der Etablierung des WWW......Page 32
1.1.4 Die Zukunft des Internet......Page 33
1.2.1 Prinzipien der Fehlerkontrolle......Page 35
1.2.2 Realisierung der Flusskontrolle......Page 38
1.2.3 Überlastkontrolle......Page 40
1.3 Schichtenmodell der Kommunikation......Page 41
1.3.1 Konzept des OSI-Referenzmodells......Page 42
1.3.2 Schichtenmodell der Protokollfamilie TCP/IP......Page 45
1.4.1 Bildung von IP-Paketen......Page 47
1.4.2 Netzwerkschicht in IP-Netzen......Page 49
1.4.3 Verbindungslose IP-Kommunikation im Internet......Page 51
1.4.4 Transportschicht in IP-Netzen......Page 52
1.4.5 Multiplexmodel der Protokollfamilie TCP/IP......Page 56
1.5 Komponenten der Protokollfamilie TCP/IP......Page 57
1.5.2 Protokolle der Transportschicht......Page 58
1.5.3 Komponenten der Anwendungsschicht......Page 59
1.6 IETF und Internet-Standards......Page 63
1.7 Schlussbemerkungen......Page 65
2 Internet-Netzwerkprotokolle IPv4, ARP, ICMP und IGMP......Page 66
2.2 Aufbau von IPv4-Paketen......Page 67
2.2.1 Differentiated Services......Page 70
2.2.2 Fragmentierung der IPv4-Pakete......Page 72
2.2.3 Optionen in IP-Paketen......Page 75
2.3 IPv4-Adressen......Page 78
2.3.1 Darstellung von IP-Adressen......Page 80
2.3.2 Standard-Subnetzmaske......Page 81
2.3.3 Vergabe von IP-Adressen......Page 83
2.4 Bildung von Subnetzen......Page 86
2.4.1 Bestimmen von Subnetz-IDs und Host-IDs......Page 87
2.4.2 Zielbestimmung eines IP-Pakets beim Quellrechner......Page 91
2.4.3 Adressierungsaspekte in IP-Netzen......Page 92
2.5 Klassenlose IP-Adressierung (VLSM, CIDR)......Page 95
2.5.1 Konzept der klassenlosen IP-Adressierung......Page 96
2.5.2 VLSM-Nutzung......Page 100
2.5.3 CIDR-Einsatz......Page 105
2.6.1 Protokoll ARP......Page 110
2.6.2 Proxy-ARP......Page 114
2.6.3 Protokoll RARP......Page 118
2.7 Protokoll ICMP......Page 119
2.7.1 ICMP-Nachrichten......Page 120
2.7.2 ICMP-Fehlermeldungen......Page 122
2.7.3 ICMP-Anfragen......Page 123
2.7.4 Pfad-MTU Ermittlung......Page 125
2.8 IP-Multicasting......Page 126
2.8.1 MulticastAdressen......Page 127
2.8.2 Internet Group Management Protocol......Page 129
2.9 Schlussbemerkungen......Page 132
3 Transportprotokolle TCP, UDP und SCTP......Page 134
3.1 Grundlagen der Transportprotokolle......Page 135
3.2 Konzept und Einsatz von UDP......Page 137
3.2.1 Aufbau von UDP-Paketen......Page 138
3.2.2 Protokoll UDP-Lite......Page 139
3.3 Funktion des Protokolls TCP......Page 141
3.3.1 Aufbau von TCP-Paketen......Page 142
3.3.2 Konzept der TCP-Verbindungen......Page 146
3.3.3 Aufund Abbau von TCP-Verbindungen......Page 148
3.3.4 Flusskontrolle bei TCP......Page 151
3.3.5 TCP Sliding-Window-Prinzip......Page 153
3.4 Implementierungsaspekte von TCP......Page 157
3.4.1 Klassische TCP-Algorithmen......Page 158
3.4.2 Abschätzung von Round Trip Time......Page 159
Effizienz von TCP......Page 161
3.4.5 TCP Socket-Interface......Page 165
3.4.6 Angriffe gegen den TCP-Stack......Page 166
3.4.7 Socket Cloning und TCP-Handoff......Page 168
3.5 Konzept und Einsatz von SCTP......Page 169
3.5.1 SCTP versus UDP und TCP......Page 170
3.5.2 SCTP-Assoziationen......Page 171
3.5.3 Struktur der SCTP-Pakete......Page 172
3.5.4 Aufbau und Abbau einer SCTP-Assoziation......Page 174
3.5.5 Datenund Nachrichtenübermittlung nach SCTP......Page 175
3.6 Schlussbemerkungen......Page 180
4 DNS und DHCP......Page 182
4.1 Domain Name System......Page 183
4.1.1 Organisation des DNS-Namensraums......Page 184
4.1.3 Auflösung von IP-Adressen auf Hostnamen......Page 190
4.1.4 Resource Records und ihre Abfrage......Page 191
4.1.5 Zonen und Zonentransfer......Page 196
4.1.6 DNS-Nachrichten......Page 200
4.1.7 DNS und Internet-Dienste......Page 203
4.1.8 Domain Name Registrare und dynamisches DNS......Page 207
4.1.9 DNS Security (DNSSEC)......Page 209
4.1.10 DNS für IPv6......Page 213
4.1.11 DNS und Internet-Anbindung......Page 215
4.1.12 Internationalisierung des DNS (IDN)......Page 216
4.2 Dynamische Adressvergabe mit DHCP......Page 217
4.2.1 Aufbau von DHCP-Nachrichten......Page 220
4.2.2 Ablauf des DHCP-Verfahrens......Page 221
4.2.3 Implementierung mehrerer DHCP-Server......Page 224
4.2.4 DHCP im Einsatz......Page 225
4.2.5 DHCP und PXE......Page 226
4.3 Schlussbemerkungen......Page 227
5 NAT und Netzdienstprotokolle: SOCKS, SSL, LDAP......Page 228
5.1 Network Address Translation (NAT)......Page 229
5.1.1 Klassisches NAT......Page 230
5.1.2 Konzept von NAPT......Page 231
5.1.3 Prinzip von Full Cone NAT......Page 233
5.1.4 Prinzip von Restricted Cone NAT......Page 234
5.1.5 Bidirektionales NAT und RSIP......Page 235
5.1.6 ICMP bei NAT und die Notwendigkeit von ALGs......Page 236
5.2 SOCKS v5 Proxy-Protokoll......Page 237
5.2.1 Das SOCKS-Regelwerk......Page 238
5.2.2 Gesicherte Verbindungen über SOCKS......Page 240
5.3 Secure Socket Layer......Page 241
5.3.1 SSL im Schichtenmodell und Hilfsprotokolle......Page 243
5.3.2 SSL und X.509-Zertifikate......Page 244
5.3.3 Ablauf des SSL-Verfahrens......Page 245
5.3.4 Record Layer Protocol......Page 247
5.3.5 Cipher Suites......Page 248
5.3.6 SSL-Ports und STARTTLS......Page 249
5.4 Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)......Page 250
5.4.1 Directory Information Tree......Page 252
5.4.2 LDAP-Server......Page 253
5.4.3 LDAP-Client-Zugriff......Page 254
5.5 Schlussbemerkungen......Page 257
6 Konzept des Protokolls IPv6......Page 258
6.1 Neuerungen bei IPv6 gegenüber IPv4......Page 259
6.2 Header-Struktur bei IPv6......Page 261
6.3 Erweiterungs-Header......Page 263
6.4.1 Aufbau der Options-Header......Page 267
6.4.2 Belegung des Option-Feldes......Page 269
6.5 Einsatz von Jumbo Payload......Page 271
6.6 Source Routing beim IPv6......Page 272
6.7 Fragmentierung langer IPv6-Pakete......Page 275
6.8 Adressstruktur von IPv6......Page 276
6.8.1 Darstellung von IPv6-Adressen......Page 277
6.8.3 Vergabe von IPv6-Adressen......Page 280
6.9 Unicast-Adressen beim IPv6......Page 281
6.9.1 Globale Unicast-Adressen......Page 282
6.9.3 Interface-ID in IPv6-Adressen......Page 286
6.9.4 Unicast-Adressen von lokaler Bedeutung......Page 288
6.9.5 IPv4-Kompatibilitätsadressen......Page 289
6.10 Multicastund Anycast-Adressen bei IPv6......Page 291
6.11 Protokoll ICMPv6......Page 294
6.12 Schlussbemerkungen......Page 295
7 IPv6-Dienstprotokolle: NDP und DHCPv6......Page 298
7.1 Neighbor Discovery Protocol......Page 299
7.1.1 Bestimmen des Ziels eines IPv6-Pakets......Page 302
7.1.2 Ermittlung von Link-Adressen......Page 304
7.1.3 Bekanntmachung von Netzparametern durch Router......Page 306
7.1.4 IPv6-Paket-Umleitung......Page 309
7.2 Stateless Autoconfiguration in IPv6-Netzen......Page 310
7.3.1 Funktionsweise von DHCPv6......Page 313
7.3.2 Struktur von DHCPv6-Nachrichten......Page 314
7.3.3 Kommunikation zwischen Client und Server......Page 317
7.3.4 Ablauf von DHCPv6......Page 318
7.3.5 Einsatz von DHCPv6-Agenten......Page 321
7.3.6 Verlängerung der Ausleihe einer IPv6-Adresse......Page 322
7.3.7 Schnelle Umadressierung mit DHCPv6......Page 323
7.4 Schlussbemerkungen......Page 325
8 Migration zum IPv6-Einsatz......Page 326
8.1.1 IPv4und IPv6-Protokollfamilien im Schichtenmodell......Page 327
8.1.2 Dual-Stack-Rechner in einem LAN-Segment......Page 328
8.1.3 Betrieb von Dual-Stack-Rechnern in IPv4-Netzen......Page 329
8.2 Arten der Koexistenz von IPv6 und IPv4......Page 330
8.2.1 IPv6-Kommunikation über IPv4-Netze......Page 331
8.2.2 IPv4-Kommunikation über IPv6-Netze......Page 333
8.3.1 Erweiterung eines IPv4-Netzes um ein IPv6-Netz......Page 334
8.3.3 Zugang zum IPv6-Internet über Tunnel Broker......Page 337
8.4.1 Bedeutung von 6to4......Page 339
8.4.3 IPv6-Kommunikation über IPv4-Netz......Page 340
8.4.4 Problem bei 6to4 mit NAT......Page 342
8.5.1 Kommunikation mit ISATAP......Page 343
8.5.2 Struktur und Bedeutung von ISATAP-Adressen......Page 344
8.5.3 Funktionsweise von ISATAP......Page 346
8.6 IPv6 in IPv4-Netzen mit NAT (Teredo)......Page 349
8.6.1 Teredo-Adresse und -Pakete......Page 350
8.6.2 Bestimmung der Art von NAT......Page 352
8.6.3 Beispiele für der Ablauf der Kommunikation mit Teredo......Page 355
8.7 IPv4 over IPv6 mit DSTM......Page 358
8.8.1 Einsatz von SIIT......Page 360
8.8.2 Einsatz von NAT-PT......Page 368
8.9 Schlussbemerkungen......Page 376
9 Routing in IP-Netzen......Page 378
9.1.1 Grundlegende Aufgaben von Routern......Page 379
9.1.2 Adressierung beim Routereinsatz......Page 382
9.1.3 Routing-Tabelle......Page 385
9.1.4 Routing-Verfahren......Page 388
9.1.4 Inter-/Intra-Domain-Protokolle......Page 393
9.2 Routing Information Protocol (RIP)......Page 394
9.2.1 Erlernen von Routing-Tabellen beim RIP......Page 395
9.2.2 Besonderheiten des RIP-1......Page 401
9.2.3 Das Routing-Protokoll RIP-2......Page 405
9.2.4 Das RIP für das Protokoll IPv6 (RIPng)......Page 408
9.3 Open Shortest Path First (OSPF)......Page 410
9.3.1 Funktionsweise von OSPF......Page 411
9.3.2 Nachbarschaften zwischen Routern......Page 414
9.3.3 OSPF-Einsatz in großen Netzwerken......Page 418
9.3.4 OSPF-Pakete......Page 427
9.3.6 OSPF für IPv6 (OSPFv3)......Page 434
9.4 Border Gateway Protocol (BGP-4)......Page 435
9.4.1 Grundlagen des BGP-4......Page 436
9.4.2 Funktionsweise des BGP-4......Page 437
9.4.3 BGP-4-Nachrichten......Page 438
9.4.4 Multiprotocol Extensions for BGP-4 (MP-BGP)......Page 444
9.5.1 Konzept des virtuellen Routers......Page 449
9.5.2 Funktionsweise von VRRP......Page 452
9.5.3 Einsatz HSRP......Page 455
9.6 Mulitcast Routing-Protokolle......Page 458
9.6.1 Einige Aspekte von MC-Routing......Page 459
9.6.2 Aufgaben von MC-Routing......Page 462
9.6.3 Intra-Domain-MC-Routing mit PIM-SM......Page 467
9.6.4 Inter-Domain-MC-Routing mit MSDP......Page 472
9.7 Schlussbemerkungen......Page 477
10 Klassische Ansätze für IP over X......Page 480
10.1 IP über LANs......Page 481
10.1.1 Übermittlung der IP-Pakete in MAC-Frames......Page 482
10.1.2 Multiplexing auf der LLC-Teilschicht......Page 484
10.2.1 Protokoll SLIP......Page 486
10.2.2 Protokoll PPP......Page 488
10.3.1 Grundlagen der X.25-Netze......Page 497
10.3.2 IP über X.25......Page 501
10.3.3 Konzept von Frame Relay......Page 503
10.3.4 IP über Frame Relay......Page 508
10.4 IP über ATM-Netze......Page 510
10.4.1 Grundlagen der ATM-Netze......Page 511
10.4.2 Classical IP over ATM......Page 516
10.4.3 LAN-Emulation in ATM-Netzen......Page 519
10.4.4 Next Hop Resolution Protocol......Page 525
10.4.5 Multi-Protocol Over ATM (MPOA)......Page 529
10.5 Schlussbemerkungen......Page 534
11 Neue Generation der IP-Netze mit MPLS und GMPLS......Page 536
11.1.1 Notwendigkeit von (G)MPLS......Page 537
11.1.2 Bedeutung von Traffic Engineering in IP-Netzen......Page 539
11.1.3 Multiplane-Architekturen zukünftiger IP-Netze......Page 540
11.1.4 Schritte zu einem LSP......Page 542
11.2 Multi-Protocol Label Switching......Page 543
11.2.1 Multiplane-Architektur der MPLS-Netze......Page 544
11.2.2 MPLS als Integration von Routing und Switching......Page 546
11.2.3 Logisches Modell des MPLS......Page 547
11.2.4 Prinzip des Label-Switching......Page 549
11.2.5 Logische Struktur der MPLS-Netze......Page 550
11.2.6 Bildung der Klassen von IP-Paketen und MPLS-Einsatz......Page 551
11.2.7 MPLS und die Hierarchie von Netzen......Page 553
11.2.8 MPLS und verschiedene Übermittlungsnetze......Page 556
11.2.9 Virtual Private Networks mit MPLS......Page 557
11.3 Konzept von GMPLS......Page 558
11.3.2 Struktur eines optischen Switches beim GMPLS......Page 561
11.3.3 Interpretation von Labels......Page 562
11.3.4 Interpretation des Transportpfads......Page 563
11.3.5 Bedeutung des LMP in GMPLS-Netzen......Page 564
11.4.1 Traffic Trunks und LSPs......Page 566
11.4.2 Aufgaben und Schritte beim MPLS-TE......Page 568
11.4.3 Routing beim Traffic Engineering......Page 569
11.4.4 Attribute von Traffic Trunks......Page 570
11.4.5 Constraint-based Routing......Page 572
11.4.6 Re-Routing und Preemption......Page 573
11.5 Signalisierung in (G)MPLS-Netzen......Page 574
11.5.1 Einsatz des RSVP-TE......Page 575
11.5.2 Einsatz des GMPLS RSVP-TE......Page 581
11.5.3 Einsatz des CR-LDP......Page 583
11.6 Schlussbemerkungen......Page 586
12 Virtual Private Networks und Remote Access Services......Page 588
12.1.1 Tunneling als Basis von VPNs......Page 589
12.1.2 Arten von VPNs......Page 592
12.2 Vom Provider bereitgestellte VPNs......Page 594
12.2.1 Pseudo-Drähte als L1VPNs......Page 596
12.2.2 Vom Provider bereitgestellte L2VPNs......Page 599
12.2.3 BGP/MPLS VPNs......Page 605
12.3 Layer-2-Tunneling über klassische IP-Netze......Page 608
12.3.1 Tunneling-Protokoll L2TP......Page 609
12.3.2 Das Tunneling-Protokoll PPTP......Page 619
12.4.1 Ziele des IPsec......Page 625
12.4.2 Erweiterung der IP-Pakete mit IPsec-Angaben......Page 626
12.4.3 Sicherheitsvereinbarungen......Page 628
12.4.4 Authentication Header (AH)......Page 630
12.4.5 Encapsulating Security Payload (ESP)......Page 631
12.4.6 Datenverschlüsselung beim IPsec......Page 633
12.4.7 Authentifizierung und Prüfung der Datenintegrität......Page 634
12.4.8 IPsec-Einsatz im Tunnel-Mode......Page 636
12.4.9 IPsec-Einsatz zum Aufbau von VPNs......Page 639
12.5.1 Network Access Server und RADIUS......Page 641
12.5.2 Konzept von RADIUS......Page 643
12.5.3 RADIUS-Pakete......Page 645
12.5.4 Einsatz mehrerer RADIUS-Server......Page 647
12.6 Schlussbemerkungen......Page 648
13 Unterstützung der Mobilität in IP-Netzen......Page 650
13.1.1 Bedeutung von WLANund Hotspot-Roaming......Page 651
13.1.2 Hauptproblem der Mobilität in IP-Netzen......Page 654
13.1.3 Die grundlegende Idee des Mobile IP......Page 655
13.1.4 Die Idee des Mobile IPv4......Page 656
13.1.5 Idee des Mobile IPv6......Page 658
13.2.1 Hotspot-Roaming zwischen mehreren WISPs......Page 659
13.2.2 Ablauf des Hotspot-Roaming......Page 660
13.3 Funktionsweise des MIPv4......Page 662
13.3.1 Beispiel für einen Ablauf des MIP......Page 663
13.3.2 Agent Discovery......Page 665
13.3.3 Erkennen des Verlassens des Heimatsubnetzes......Page 667
13.3.4 Erkennen des Wechsels eines Fremdsubnetzes......Page 668
13.3.5 Erkennen einer Rückkehr in das Heimatsubnetz......Page 669
13.3.6 Registrierung beim Heimatagenten......Page 670
13.3.7 Mobiles IP-Routing......Page 675
13.4 Konzept des MIPv6......Page 678
13.4.1 MN hat sein Heimatsubnetz verlassen......Page 679
13.4.2 MN hat ein Fremdsubnetz gewechselt......Page 682
13.4.3 MN ist in sein Heimatsubnetz zurückgekehrt......Page 683
13.4.4 MIPv6-Nachrichten......Page 684
13.4.5 Kommunikation zwischen MN und CN......Page 685
13.4.6 Home Agent Binding......Page 687
13.4.7 Correspondent Node Binding......Page 688
13.4.8 Entdeckung eines Subnetzwechsels......Page 689
13.4.9 Entdeckung der Home-Agent-Adresse......Page 690
13.5.2 Finden eines MAP......Page 693
13.5.4 Unterstützung der Mikromobilität......Page 694
13.5.5 Unterstützung der Makromobilität......Page 696
13.5.6 Datentransfer zwischen MN und CN......Page 697
13.6 Schlussbemerkungen......Page 699
Literatur......Page 700
Abkürzungsverzeichnis......Page 702
Index......Page 710